PL209654B1 - Urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego.

W procesie kondycjonowania materiału pochodzenia roś linnego, na przykład tytoniu, szczególne znaczenie ma właściwe kontrolowanie parametrów procesu kondycjonowania, jest to szczególnie trudne w przypadku rozdrobnionego materiału pochodzenia roślinnego poddawanego oddziaływaniu czynnika termodynamicznego o znacznej prędkości własnej oraz prędkości względnej mierzonej względem obrabianych cząstek materiału pochodzenia roślinnego. Problemem jest kontrolowanie parametrów procesu kondycjonowania dla nielaminarnego strumienia masy złożonego z obrabianych cząstek materiału pochodzenia roślinnego i czynnika termodynamicznego, w odniesieniu do poszczególnych cząstek materiału.

Kolejnym problemem występującym w czasie kondycjonowania z wykorzystaniem czynnika termodynamicznego jest degradacja mechaniczna i w rezultacie pylenie materiału kondycjonowanego związane z silnym tarciem i oddziaływaniem międzycząsteczkowym wywołanym ruchem względnym cząstek materiału pochodzenia roślinnego. Wirując w masie drobnego materiału pochodzenia roślinnego cząstki zderzają się ze sobą, co prowadzi do wzajemnego rozrywania cząstek, ich pękania i pylenia, a w rezultacie do powstawania znacznych strat ilo ś ciowych i jakościowych materiału poddawanego kondycjonowaniu.

Ze stanu techniki znanych jest szereg urządzeń do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego. I tak patent USA 5 908 032 przedstawia sposób i urządzenie do ekspansji tytoniu, które to urządzenie wykorzystuje kanał w kształcie litery C, w którym tytoń jest transportowany z wykorzystaniem gorącego ośrodka gazowego.

Patent USA 5 711 086 przedstawia urządzenie do ciągłego suszenia w przegrzanej parze wodnej. Urządzenie zawiera komorę suszącą oraz zespół przenośników taśmowych przenoszących suszony materiał. Przegrzana para wodna powstaje wewnątrz komory suszącej z wilgoci zawartej w suszonym materiale, w wyniku oddział ywania gorą cego gazu lub w wyniku wprowadzenia z zewnętrznego źródła przegrzanej pary wodnej.

Patent USA 4 044 780 przedstawia urządzenie do zwiększania objętości masy ciętego tytoniu, zawierające pierwszy zespół do zwiększania temperatury i wilgotności tytoniu do stanu, w którym cząstki tytoniu otwierają się. Urządzenie ponadto zawiera zespół do tworzenia zasadniczo cienkiej warstwy otwartych cząstek materiału roślinnego w atmosferze gazowej, oraz zespół do gwałtownego obniżania temperatury.

Patent USA 6 185 843 przedstawia suszarnię tytoniu, w której transport materiału pochodzenia roślinnego odbywa się na drodze pneumatycznej. Kształt kanału doprowadzającego wpływa na zmniejszenie kontaktu cząstek tytoniu z wewnętrznymi powierzchniami kanału transportowego.

Patent europejski EP 1 033 081 przedstawia sposób ekspansji produktów żywnościowych lub tytoniu z wykorzystaniem przegrzanej pary wodnej jako medium transportowego.

Istotą wynalazku jest urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego zawierające śluzę wlotową, komorę kondycjonującą, oraz śluzę wylotową, charakteryzujące się tym, że komora kondycjonująca zawiera zespół dysz doprowadzających czynnik termodynamiczny, oraz zespół unieruchamiający materiał pochodzenia roślinnego, umieszczone wzajemnie względem siebie tak, że przepływający czynnik termodynamiczny opływa kondycjonowany materiał pochodzenia roślinnego osadzony w zespole unieruchamiającym.

Ponadto istotą wynalazku jest to urządzenie charakteryzujące się tym, że zespół dysz jest umieszczony względem zespołu unieruchamiającego tak, że przepływający czynnik termodynamiczny osadza kondycjonowany materiał pochodzenia roślinnego w zespole unieruchamiającym.

Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespołem unieruchamiającym jest siatka.

Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że siatka jest siatką przenośnika taśmowego o regulowanej prędkości przesuwu.

Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora kondycjonująca ma konfigurację pionową.

Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora jest odchylona od pionu o kąt zawierający się w przedziale od 0 do 80°, korzystnie ok. 40°.

Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że czynnik termodynamiczny należy do grupy zawierającej parę wodną, powietrze, gazy, pary jak również ich aerozole i roztwory.

PL 209 654 B1

Dzięki wprowadzeniu urządzenia według wynalazku możliwe jest uzyskanie znacznie lepszej intensywności prowadzonego procesu oraz kontroli nad tym procesem, każda cząstka masy materiału pochodzenia roślinnego znajduje się w stałych warunkach kondycjonowania przez precyzyjnie określony czas trwania procesu kondycjonowania. Dzięki wprowadzeniu urządzenia według wynalazku, uzyskuje się znacznie większy wpływ na przykład na proces przenoszenia ciepła do lub z materiału pochodzenia roślinnego, a także na proces przenoszenia wody i/lub substancji lotnych do lub z materiału pochodzenia roślinnego.

Unieruchomienie cząstek materiału pochodzenia roślinnego w czasie trwania procesu kondycjonowania pozwala uniknąć degradacji mechanicznej, na przykład pylenia, skręcenia lub kurczenia cząstek materiału pochodzenia roślinnego.

Dzięki zastosowaniu urządzenia według wynalazku możliwe jest zastosowanie, wspólnie lub niezależnie, różnego rodzaju czynników termodynamicznych na przykład przegrzanej pary wodnej, powietrza, substancji kondycjonujących, ich roztworów, innych gazów i ich par, czy aerozoli.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego według wynalazku.

W korzystnym przykł adzie wykonania urządzenie do kondycjonowania materiał u pochodzenia roślinnego, przedstawione na rysunku, zawiera śluzę dozującą 1a, do której poprzez kanał zasilający 10 doprowadzany jest materiał pochodzenia roślinnego, na przykład tytoń, który ma zostać poddany kondycjonowaniu wewnątrz urządzenia.

Śluza dozująca 1a połączona jest z komorą kondycjonującą 0, która jest umieszczona pod kątem α względem pionu, korzystnie α jest z zakresu od 0° do 80°, najkorzystniej ok. 40°.

Wewnątrz komory kondycjonującej 0, na jej dnie umieszczony jest zespół dysz 12, 13 osłonięty sitem dolnym 3. Zespół dysz 12, 13 zasilany jest z zewnątrz poprzez wlot 4a, czynnikiem termodynamicznym o kontrolowanych parametrach fizyko-chemicznych zależnych miedzy innymi od rodzaju kondycjonowanego materiału, zakładanych parametrów kondycjonowania i innych parametrów właściwych dla rodzaju prowadzonego procesu, określanych przez specjalistę z dziedziny obróbki materiału pochodzenia roślinnego. Zespół dysz 12, 13 kieruje strumień lub strumienie czynnika termodynamicznego poprzez oczka sita dolnego 3 w stronę zespołu unieruchamiającego 5, 6.

W górnej części komory kondycjonującej umieszczony jest zespół unieruchamiający 5, 6 cząstki pochodzenia roślinnego, zbudowany z siatki 6 pasa obiegowego przenośnika taśmowego 5. Siatka 6 unieruchamia względem siebie cząstki kondycjonowanego materiału pochodzenia roślinnego. Zespół unieruchamiający cząstki materiału roślinnego jest zaopatrzony dodatkowo w komorę 7 wylotu czynnika termodynamicznego odbierającą zużyty czynnik termodynamiczny, który odprowadzany jest na zewnątrz urządzenia poprzez kanał odprowadzający 8, w celu ponownego uzdatniania w zespole uzdatniającym (nie przedstawiony) na przykład odpylenia lub zmiany jego parametrów fizykochemicznych, na przykład podgrzanie, nawilżenie i tym podobne. Ponadto zespół unieruchamiający zaopatrzony jest we wlot 4b czynnika termodynamicznego umieszczony tak, że kieruje on strumień lub strumienie czynnika termodynamicznego od dołu na siatkę 6 powodując oderwanie materiału pochodzenia roślinnego od siatki 6 w strefie zrzutowej 9.

W dolnej części komory kondycjonującej znajduje się wylotowa śluza dozująca 1b, której zadaniem jest odprowadzenie materiału pochodzenia roślinnego na zewnątrz urządzenia do kondycjonowania.

Poniżej przedstawiona zostanie zasada działania powyżej opisanego urządzenia przedstawionego na rysunku.

Materiał pochodzenia roślinnego, na przykład tytoń jest doprowadzany z otoczenia poprzez kanał zasilający 10 do śluzy wlotowej 1a. Śluza wlotowa 1a, steruje procesem dostarczania materiału pochodzenia roślinnego do komory kondycjonującej 0.

Następnie materiał pochodzenia roślinnego wprowadzany jest do wnętrza komory kondycjonującej 0, gdzie opada w kierunku sita dolnego 3. Zespół dysz 12, 13 umieszczony poniżej sita dolnego 3 kieruje w stronę zespołu unieruchamiającego 5, 6 strumień lub strumienie czynnika termodynamicznego o odpowiednich dla procesu kondycjonowania parametrach fizykochemicznych.

Strumienie czynnika termodynamicznego unoszą cząstki materiału pochodzenia roślinnego w stronę zespołu unieruchamiającego 5, 6, po czym z uwagi na znaczną prędkość względną czynnika termodynamicznego osadzają cząstki materiału pochodzenia roślinnego w siatce 6 przenośnika taśmowego 5 tworzących zespół unieruchamiający 5, 6. Osadzone w siatce cząstki materiału pocho4

PL 209 654 B1 dzenia roślinnego są nieruchome względem siebie, a ponadto podlegają oddziaływaniu czynnika termodynamicznego opływającego ze znaczą szybkością cząstki materiału pochodzenia roślinnego. Czas przebywania materiału pochodzenia roślinnego w strefie oddziaływania czynnika termodynamicznego jest ściśle kontrolowany dzięki możliwości kontrolowania szybkości przesuwu przenośnika taśmowego.

Przenośnik taśmowy 5 przenosi materiał pochodzenia roślinnego do strefy zrzutowej 9, gdzie strumień czynnika termodynamicznego skierowany od spodu siatki 6 odrywa materiał pochodzenia roślinnego od siatki 6 kierując go w stronę śluzy dozującej 1b odprowadzającej materiał pochodzenia roślinnego poprzez kanał 11 na zewnątrz urządzenia do kondycjonowania.

Czynnik termodynamiczny doprowadzany jest ze źródła zewnętrznego (nie przedstawione) poprzez otwory wlotowe 4a, 4b, zużyty czynnik termodynamiczny jest odprowadzany z urządzenia do kondycjonowania poprzez otwór wylotowy 8 komory 7 wylotu czynnika termodynamicznego do zespołu uzdatniania (nie przedstawiony), gdzie czynnik termodynamiczny może zostać poddany procesowi uzdatniania, na przykład odpylenia, podgrzania lub nawilżenia.

Czynnikiem termodynamicznym jest gaz, zwłaszcza para wodna w dowolnej ze znanych postaci, w tym przegrzana para wodna w zakresie temperatur od 120°C do 320°C, przy czym korzystnie w zakresie temperatur od 170°C do 270°C. Czynnikiem termodynamicznym może być powietrze, zwłaszcza gorące powietrze, w zakresie temperatur od 80°C do 280°C, mogą nim być również dowolne kombinacje aerozoli i/lub par związków chemicznych, a także gazów, na przykład argonu, azotu, dwutlenku węgla, i tym podobnych związków, które mogą korzystnie oddziaływać na przebieg prowadzonego procesu i/lub na specyficzne własności organoleptyczne obrabianego produktu.

Z uwagi na uzyskiwane efekty urządzenie do kondycjonowania może być zasilane różnego rodzaju czynnikami termodynamicznymi i tak, jeśli czynnikiem termodynamicznym jest samo powietrze, szczególnie powietrze o niskiej wilgotności, wówczas urządzenie staje się suszarką. Suszenie zachodzi tym szybciej im większa jest temperatura czynnika, jego wilgotność względna i prędkość względna pomiędzy materiałem pochodzenia roślinnego i czynnikiem termodynamicznym. Wraz ze wzrostem prędkości względnej wzrasta liczba Nusselta co powoduje zwiększoną wymianę ciepła i masy (na przykład wody) pomiędzy czynnikiem termodynamicznym i materiałem pochodzenia roślinnego. Opisane powyżej parametry procesu można kontrolować regulując prędkość cyrkulacji czynnika termodynamicznego. Czas przebywania materiału pochodzenia roślinnego w obszarze oddziaływania czynnika termodynamicznego reguluje się poprzez regulację prędkości przesuwu siatki przenośnika taśmowego.

Czynnikiem termodynamicznym może być azot, argon, dwutlenek węgla lub inny nie reaktywny gaz, wówczas oprócz intensywnego suszenia czynnik termodynamiczny może zostać podgrzany powyżej temperatury zapłonu materiału pochodzenia roślinnego poddawanego suszeniu, co pozwala nie tylko na suszenie ale umożliwia ekspansję (pęcznienie) materiału.

W przypadku, gdy czynnikiem termodynamicznym jest para wodna z niewielkim dodatkiem powietrza materiał pochodzenia roślinnego po wprowadzeniu do urządzenia jest nawilżany do momentu uzyskania temperatury, przy której ustaje kondensacja. Operacja ta służy zwiększeniu wilgotności materiału pochodzenia roślinnego. Utrzymując materiał pochodzenia roślinnego dłużej w strefie oddziaływania czynnika termodynamicznego, uzyskujemy to zmniejszając prędkość przesuwu siatki przenośnika taśmowego lub używając wysokiej temperatury (wyższej znacznie od temperatury nasycenia), możemy materiał ekspandować, a następnie suszyć na właściwą wilgotność końcową. Do zwiększenia ekspansji materiału możemy użyć pary wodnej wydostającej się z dodatkowego zespołu dysz (nie przedstawione) umieszczonych zaraz za śluzą dozującą wlotową 1a.

Dodatkowo, zastosowany rodzaj obróbki, zwłaszcza unieruchomienie cząstek materiału pochodzenia roślinnego skutkuje mniejszym ich obkurczeniem, co może być korzystne dla niektórych materiałów.

Urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego może być zasilane różnego rodzaju czynnikami termodynamicznymi, w ramach różnych procesów kondycjonowania, lub też w ramach jednego cyklu kondycjonowania urządzenie może być zasilane różnego rodzaju czynnikami termodynamicznymi.

Claims (8)

1. Urządzenie do kondycjonowania materiału pochodzenia roślinnego, zawierające śluzę wlotową, komorę kondycjonującą oraz śluzę wylotową, znamienne tym, że komora kondycjonująca (0) zawiera zespół dysz (12, 13) doprowadzających czynnik termodynamiczny oraz zespół unieruchamiający (5, 6) materiał pochodzenia roślinnego, umieszczone wzajemnie względem siebie tak, że przepływający czynnik termodynamiczny opływa kondycjonowany materiał pochodzenia roślinnego osadzony w zespole unieruchamiającym (5, 6).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół dysz (12, 13) jest umieszczony względem zespołu unieruchamiającego (5, 6) tak, że przepływający czynnik termodynamiczny osadza kondycjonowany materiał pochodzenia roślinnego w zespole unieruchamiającym (5, 6).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespołem unieruchamiającym jest siatka.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że siatka jest siatką (6) przenośnika taśmowego (5) o regulowanej prędkości przesuwu.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora kondycjonująca (0) ma konfigurację pionową.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że komora jest odchylona od pionu o kąt (α) zawierający się w przedziale od 0 do 80°, zwłaszcza ok. 40°.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czynnik termodynamiczny należy do grupy zawierającej parę wodną, powietrze, gazy, pary jak również ich roztwory i/lub aerozole.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół dysz (12, 13) jest osłonięty sitem dolnym (3).